認識增強現實抬頭顯示中色彩飽和度和色域的重要性

TI DLP技術在增強現實(AR)抬頭顯示(HUD)等汽車應用中越來越受歡迎,主要原因之一是其具有明亮鮮豔的色彩。為了更好地理解顏色在AR HUD中的作用(如圖1所示),我先介紹一下色彩飽和度和色域的概念。

認識增強現實抬頭顯示中色彩飽和度和色域的重要性

圖1:AR HUD示例

色彩飽和度是指影象中色彩的強度。看看圖2,您可以輕鬆分辨出哪種顏色的飽和度更高。色彩的飽和度越低,看起來也就越暗。用技術術語來說,飽和度是表示色彩的純度,用其複合波長來定義色彩。當一種色彩完全飽和時,它只包含單一波長,因此被認為是最純粹的色彩。事實上,赫姆霍茲-科爾勞施效應描述了色彩越飽和,看起來就越明亮。色彩飽和度的另一個有趣方面是它會影響反應時間。一項名為“用顏色捕捉使用者注意力”的研究表明,色彩越飽和,觀察者對該色彩的反應速度也就越快,特別是對於紅色(這是許多警告標誌都使用紅色的原因之一)。

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圖2:區分色彩飽和度

一個畫面準確一致地再現另一個畫面中的某種顏色,就需要定量測量。這是色域概念開始發揮作用的地方。色域表示給定系統可以產生的所有不同顏色。不同的色域標準(如國際電信聯盟建議(ITU-R)的Rec。709和Rec。2020,國家電視系統委員會(NTSC))定義了不同數量的色譜,可透過複製以達到相容。這些標準為每種顏色分配了其專屬的顏色座標,並確保在一個畫面複製的顏色在另一臺顯示上看起來完全相同。每個標準定義的色域在XY色度圖上顯示為三角形,如圖3所示。這些三角形顯示了由直線連線的峰值紅 - 綠 - 藍(RGB)座標。

三角形內的區域越大,標準能夠顯示的顏色就越多。在汽車應用中,NTSC標準通常用於定義可以再現的色彩範圍,而顯示的效能通常被稱為NTSC色域的百分比。例如,液晶顯示(LCD)的NTSC色域為60%或更低,這意味著它們只能再現NTSC色域中最多60%的顏色。

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圖3:不同的色彩空間/色域

數字微鏡器件(DMD)是DLP技術的核心。DMD包含數十萬至數百萬個高反射鋁微鏡,這些微鏡能夠以極高的速度進行切換,將三種RGB原色混合成明亮逼真的影象。DLP技術的一大效能優勢在於DMD切換特性不隨溫度而變化,這意味著色彩再現和影象的質量不會隨溫度變化而下降。您在-40°C時和105°C時會獲得相同高的色彩飽和度。

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圖4:DMD微鏡陣列示例

作為一種反射技術,相較於與其競爭的汽車技術,例如使用白色背光和彩色濾光片來重現色彩的LCD,DLP技術可以提供更高的飽和度。無論您的初始光源使用哪種飽和度水平,使用DLP技術都會再現一模一樣的飽和度水平。由於充分利用了包括髮光二極體(LED)和鐳射在內的高飽和度固態光源,DLP技術透過LED實現91%的紅色飽和度,透過鐳射實現100%的色彩飽和度,從而獲得廣泛的色域支援(例如,TI最新型DLP3030-Q1汽車認證晶片組支援LED的NTSC色域達到125%,鐳射的NTSC色域達到172%)有了這個級別的飽和度和色域支援,DLP HUD可以生成鮮豔生動的影象,從而在駕駛時提供更好的視覺體驗。

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圖5:色域符合性百分比和飽和度水平